贵州省某典型铅锌废渣重金属污染修复效果评估研究

早期粗放型的矿产冶炼活动产生大量的冶炼废渣随意堆放,在长期风化、淋滤或酸化环境中迁移释放到水、土壤环境中,造成了周边环境重金属污染。近些年贵州省陆续实施近200个历史遗留污染源治理,但重金属污染场地修复后对环境污染是否还在持续,尚未明晰。本文以贵州省某典型铅锌冶炼重金属污染修复场地为研究对象,通过现场踏勘,根植土采样、实验室分析、治理前后土壤中特征污染物对比等探讨其在修复后对周边水体、土壤、植物等方面的影响。同时,从工程完成情况、工程效果、环境效益、生态效益等开展修复效果评估研究分析,并对后期管理提出意见建议。

铁酸锌型含锌废渣锌铁分离研究现状

文章总结了近年来国内外学者处理铁酸锌型含锌废渣的相关研究进展,将处理方法概括为火法处理、湿法处理与其他方法三大类,并进行了相应评述。这些方法的核心研究思路均在于破坏铁酸锌稳定的尖晶石结构,使其发生分解,目前均不同地存在能耗大、成本高、工艺复杂、环境污染等问题,绝大多数仍处于实验室研究阶段。此外,结合现有研究提出了一种湿法处理铁酸锌的想法,并对未来铁酸锌回收工艺进行了展望。

湿法炼锌废渣中硫脲浸出银的动力学

探讨了从湿法炼锌废渣中用硫脲浸出回收银的浸出反应动力学 ,从这种难浸的含银炼锌废渣中用硫脲浸出回收银 ,浸出反应是一种典型的氧化还原反应并可充分进行。同时 ,通过动力学推导得出 ,从湿法炼锌废渣中用硫脲浸出银的反应动力学模型为收缩核动力学模型 ,同时计算出浸出活化能为 13.2 6kJ/mol。该模型反映了浸出过程中控制整个反应速率的决定步骤是固膜扩散速率 。

炼锌废渣中重金属Pb、Zn的矿物学特征

利用X射线衍射 (XRD)和带能谱的电子显微镜 (TEM/SEM)等方法研究土法炼锌固体废物的矿物组成 ,特别是重金属Pb和Zn的矿物学赋存特征。结果表明 :固体废物是一种高度不均匀的复杂集合体。废渣主要由石英、长石、碳酸盐矿物、铁质和铝质的非晶质玻璃体以及少量风化次生矿物相组成。Pb在废渣中主要以金属Pb形式存在 ,或呈纳米金属Pb颗粒包裹或吸附于其它矿物表面及玻璃质集合体中。废渣中Zn的存在形式比Pb复杂得多 ,有硅锌矿、锰硅锌矿、丝锌铝石等矿物存在形式 ,在其它矿物表面或玻璃质集合体中也能见到少量纳米级金属Zn。

硫脲法浸出回收炼锌废渣中的银

对用硫脲法从炼锌废渣中浸出回收银的工艺及其影响因素进行了研究；确定了最佳浸出工艺条件为：硫脲质量浓度１０ｇ／Ｌ，［Ｆｅ３＋］０．０１２５ｍｏｌ／Ｌ，液固比（质量比）１０∶１，浸出液ｐＨ１．５～２．０，浸出温度４０～６０℃；最佳置换工艺条件为：锌粉用量２ｇ／Ｌ，搅拌速度１９００ｒ／ｍｉｎ，置换时间０．２５ｈ。在上述条件下，银的浸出率及置换率分别达到９０％及９８．

2种优势植物对不同粒径炼锌废渣团聚体养分及重金属赋存形态分布的影响

为评价土法炼锌废渣堆场上自然着生的优势植物对废渣团聚体中重金属的控制效应及生态修复效果,以废渣堆场上已自然定居且生长茂盛的本土植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)和大叶醉鱼草(Buddleja davidii Franch.)为研究对象,以未经修复的空白废渣为对照,分析这2种优势植物对根际、非根际废渣内不同粒径团聚体中主要养分(氮、磷、有机质)和主要重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)赋存形态及含量分布的影响。结果表明:土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种优势植物对根际与非根际不同粒径炼锌废渣的主要养分含量具有显著影响,且不同种类植物参与对根际与非根际废渣中有机质的贡献明显不同。养分在粒径<1 mm的团聚体废渣中分布含量较高,除大叶醉鱼草非根际废渣中的总氮含量低于对照废渣外,植物影响下的各粒径团聚体中的养分含量总体高于对照废渣。优势植物生长明显影响炼锌废渣中Cu、Pb、Zn、Cd等主要重金属在不同粒径废渣中的含量分布及赋存特征,Cu和Cd主要分布在粒径<0.25,0.25~0.5,0.5~1 mm团聚体中,Zn主要分布在粒径<0.25,2~5 mm团聚体中,Pb则在0.25~5 mm的4种不同粒径团聚体中含量分别达最高;且其降低了各粒径废渣团聚体中Cu、Pb含量,对粒径>5 mm团聚体中的Cd含量有一定的提高作用,其中,2种优势植物影响下的粒径<5 mm团聚体中的酸可溶解态Cu、Pb、Zn的比例明显降低,而残渣态Zn和酸可溶解态Cd的比例有所提升。主成分分析结果表明,2种优势植物对根际和非根际粒径<5 mm团聚体中的养分、Zn全量及酸可溶解态Cd含量贡献率高,但对粒径>5 mm团聚体中的养分影响不大。综上,自然定居且繁茂生长的土荆芥和大叶醉鱼草可显著改善铅锌冶炼废渣中的养分状况,同时可有效减小废渣中重金属Cu、Pb、Zn对环境生态的潜在风险,开展铅锌冶炼废渣堆场水土保持及生态修复相关工作时可优选这2种植物作为先锋植物。

从铅锌废渣中氨浸锌试验研究

研究了采用氨浸法从铅锌废渣中回收锌,以及用溶剂蒸发法制备碱式碳酸锌,考察了浸出温度、浸出时间、总氨浓度和液固体积质量比对锌浸出率的影响。结果表明:影响锌浸出率的因素排序为液固体积质量比>浸出时间>浸出温度>总氨浓度;在浸出温度30℃、浸出时间2h、总氨浓度4mol/L、液固体积质量比7mL/g适宜条件下,锌浸出率为81.99%;所制备的碱式碳酸锌为无定形状态,化学式为Zn5(CO3)2(OH)6·2H2O。

从铜锌废渣浸出铜、锌过程中的除铁试验研究

针对铜锌废渣浸出液中铁含量较高,以及高温沉矾能耗过大问题,研究了在铜锌废渣低温浸出过程中除铁,考察了温度、时间、pH、碳酸氢铵用量及加料方式对浆料过滤性能和除铁的影响。结果表明,采用先加碳酸氢铵后加氧化剂的加料方式,控制浸出温度在65～70℃、pH在2.0～2.5之间,碳酸氢铵用量为理论量的1.5倍左右,浸出3～5h,可以得到过滤性能良好的浸出浆料,浸出液中铁质量浓度低于1.5g/L,满足后续沉矾要求。

碱浸-电解锌工艺中含锌废渣的除氯研究

含锌废渣及粉尘是危险废物,因含有较高含量的锌,可作酸法和碱法冶金的原料,但其中若存在氯,则锌产品质量就严重下降,对电极板也有严重腐蚀作用,因此,从含锌废渣及粉尘中高效去除氯有重要意义。系统地研究了碳酸钠溶液洗涤去除含锌粉尘中氯的工艺条件。结果表明,碳酸钠的除氯效果好且不会引起较大的锌损失,其除氯的优化工艺参数为:碳酸钠质量浓度4g/L,液固比8∶1,温度90℃,反应时间90min,氯的去除率可达到90%以上。对同一种锌粉尘进行了除氯与不除氯的碱浸-电解锌中试对比实验,分析表明:经碳酸钠除氯后所得的锌粉质量明显提高,全锌和金属锌可分别提高2%～3%。

黔西北土法炼锌废渣堆场修复植物叶片和废渣的生态化学计量特征

为探讨土法炼锌废渣堆场实现生态修复后废渣-植物系统中植物内稳性以及不同植被类型与氮磷限制的关系,选择黔西北威宁县猴场镇已开展生态修复达4年的土法炼锌废渣堆场为研究区域,以废渣堆场上生长良好的5种优势乔灌草植物即构树(Broussonetia papyrifera)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、大叶醉鱼草(Buddleja davidii)、芦竹(Arundo donax)、三叶草(Trifolium repensL)为研究对象,研究5种优势植物在铅锌废渣堆场中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)的生态化学计量特征及其相互关系.结果表明:不同优势植物修复的废渣中C、N含量较高,P、K含量较低,三叶草废渣中N、P含量显著高于其他植物(p<0.05),有效氮、有效磷与速效钾表现为三叶草废渣较高,柳杉较低;各元素化学计量特征表现为C∶P>C∶K>C∶N>N∶P>N∶K>P∶K,三叶草废渣中N∶K、P∶K显著高于其余四种植物.5种植物叶片中N含量整体较低,草本植物三叶草N、P、K含量明显高于其余几种植物;通过叶片N∶P分析表明,除三叶草生长受P限制,其余4种植物生长都受N限制.废渣与植物叶片中养分含量间的相关性表明,植物叶片中N、P、K含量分别与废渣中有效态养分(N、P、K)含量呈显著正相关(p<0.05).除叶片N∶P与废渣中有效态养分(N、P、K)含量呈正相关外,叶片中其余元素间的化学计量比均与废渣中有效态养分(N、P、K)含量呈负相关,其中叶片C∶K、P∶K与废渣中有效态养分(N、P、K)含量呈极显著负相关(p<0.01).因此,废渣中N、P、K的有效性显著影响着植物叶片中N、P、K的含量及生态化学计量特征.

铜锌废渣浸出过程中除铁的研究

针对铜锌废渣浸出液中铁含量高的问题,分别采用氢氧化铁水解法和转化黄铵铁矾法研究了铜锌废渣浸出过程中的除铁,考察了水解pH值、温度对氢氧化铁水解的影响和温度、时间、酸度、碳酸氢铵用量对沉矾效果的影响。研究结果表明:控制沉矾温度在85℃以上、时间为1h、pH在2.0～3.0范围内、碳酸氢铵用量为理论值,浸出液中铁质量浓度可低于0.25g/L,并且铜损失很少。

湿法炼锌废渣综合浸出过程动力学研究

炼锌废渣———铜镉渣的浸出受酸度、液固比、反应温度、浸出时间等诸多因素的影响。从动力学的角度分析整个浸出流程,研究综合浸出时的最优化条件,并建立了符合固膜扩散控制的数学模型:1-23η-(1-η)23=ket,并通过Arrhenius经验公式,求得反应活化能。

酸洗废液和镀锌废渣制备锰锌铁氧体粉体的试验研究

以某钢铁厂的酸洗废液和镀锌废渣为原料,采用化学共沉淀法制备锰锌铁氧体粉体,研究反应温度对粉体收率和粒度的影响,探讨该工艺进行工业化试验的可行性,并对反应产物进行结构、形貌和磁性能分析.结果表明,制备的尖晶石型锰锌铁氧体粉末结晶性能良好,分散性好,粒径范围为1～2 μm；粉体性能指标符合国家电子行业标准SJ/T 1766-1997中低磁通密度下闭路铁芯制备范围的CL9F、CL10F料粉要求；考虑到工业化生产的生产效率,反应温度控制为45～50℃时,粉体颗粒粒径小,产品的收率最高.

氧化锌废渣制备纳米级氧化锌新工艺

研究了利用氧化锌脱硫废渣制备纳米级氧化锌,据脱硫催化剂是由w(ZnO)为99.7%的ZnO和甲基纤维素作粘合剂煅烧而成,脱除H2S后变成ZnS,再经氧化成ZnO,确定了最佳工艺条件:煅烧温度为540℃,煅烧时间为2h,浸取温度为80～90℃,沉淀反应溶液pH=6.5。氧化锌产率达95%以上。产品性能稳定,比表面积达50m2/g,氧化锌含量为99.45%,成本可降低1000元/t。

含锌废渣及贫杂锌矿的碱浸动力学研究

研究了含锌废渣及贫杂锌矿在碱浸过程中的动力学。结果表明,含锌废渣(ZnO)在碱溶液中的浸出过程符合关系式1-(1-η)13=kt,表观活化能为49.22 kJ/mol,说明浸出过程受化学控制;贫杂锌矿(ZnCO3)在碱溶液中的浸出过程可分为两段,在开始段时间内,1-(2/3)η-(1-η)2/3与浸出时间呈直线关系,活化能为19.95 kJ/mol;而在6 min以后则是1-(1-η)13与浸出时间呈直线关系,活化能为46.54 kJ/mol。说明在开始时间段内是受内扩散控制,而随后的浸出过程是受化学反应控制。

冶炼铅锌废渣配料对湿法回转窑生产的影响

研究了冶炼铅锌废渣配料对湿法水泥生产的影响。研究结果表明,冶炼铅锌废渣配料,在相同水分情况下,可使生料浆流动度增加2～3mm,生料易烧性较好;冶炼铅锌废渣配料不仅有利于A矿的形成与发育,促进A矿的快速生长,增加A矿含量,提高熟料烧成质量,而且有利于延长烧成带镁铬砖的寿命。

可溶阳极电解处理热镀锌废渣新工艺的理论分析

从理论上分析了可溶阳极电解处理热镀锌废渣新工艺的可行性。但是要进行工业生产 ,必须经过试验研究 ,解决好 4个问题 ,即阳极中铁的行为 ;电解液中的铁离子对电流效率的影响和阴极析出质量的影响 ,铁离子的最高允许浓度是多少 ;电解液中硫酸的最佳浓度是多少 ;电解废液中的铁离子采用什么方法进行净化最经济。

从银铅锌废渣中回收硝酸银的研究

介绍了用灼烧、浸取、沉淀、溶转和离子交换等方法 ,从银铅锌废渣中直接回收硝酸银 ,收率可达 80 .12 % ,Ag NO3纯度为 99.9%。考察了试料粒度、Fe Cl3质量浓度、溶液酸度、固液比。

含锌废渣中锌的回收试验

针对含锌废渣进行了锌回收的两步酸浸取试验,分析了氧化剂浓度、固液比、浸出温度、浸出反应时间、浸出终点pH、搅拌速度等因素对锌浸出率的影响。试验结果表明:氧化剂为40%过硫酸铵,固液比为1:10,浸出液终点pH=1.5,浸出时间控制在1～1.5 h,浸出温度为常温,搅拌速度为100～200 r/min,锌浸出率达80%以上,RSD为0.87%～1.44%。

利用铅锌废渣制备纳米ZnO的试验研究

以铅锌废渣为锌源,通过浸取、除杂、蒸发、干燥和焙烧等步骤制备纳米ZnO。ZnO前驱体的X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(IR)、热重(TGA)和差热分析(DSC)分析表明:ZnO前驱体是无定型碱式碳酸锌(Zn_5(CO-3)_2(OH)_6),加热过程中它先分解成ZnO和Zn(OH)_2,然后Zn(OH)_2进一步分解成ZnO。焙烧产物的XRD、扫描电镜(SEM)和粒度分析显示:在400℃的温度下下焙烧时,ZnO前驱体分解产物是红锌矿(ZnO)和Ashoverite(Zn(OH)_2);在500℃和600℃焙烧时,前驱体完全转化为红锌矿,其形貌不规则,但是前驱体在500℃焙烧时,产物ZnO的粒径较小,主要分布在80~150 nm,在600℃焙烧时,产物的颗粒团聚严重。